连载丨基于BIM的航站楼钢网架屋盖高空散装法施工模拟与力学仿真分析（1）

南充高坪机场拆改扩工程的T3航站楼屋盖为正放四角锥网架，安装时钢网架屋盖下闷顶及各层楼盖已浇筑完混凝土，在此种情况下进行航站楼钢结构的安装，对技术要求极高。通过综合比较，最终选定了地面分单元散拼，形成四角锥后吊至指定位置，由工人进行逐次散拼的施工方案。本研究将详细介绍这一施工技术，并重点论述BIM及力学性能分析在此工程中的应用。

1 工程概况

高坪机场位于四川省南充市高坪区，项目包括新建2.6万m²的3号航站楼，局部改造2号航站楼并衔接3号航站楼，扩建12个C类机位的站坪，增设1条垂直联络滑行道，将现有货运仓库改造为机务场务和特种车库用房，现机场办公楼改造为安检业务用房，新建2 800 m²的货运仓库、1 400 m²的特种车库、5 500 m²的业务综合楼、5 300 m²的职工执勤用房和900 m²的食堂等项目，配套建设停车场、道路、供电、供排水、消防等设施（图1）。

图1 南充高坪机场效果图

2 施工重点与难点

南充高坪机场改扩建工程需要在机场原址建设新航站楼、接送客高架桥等多基础设施，同时施工不能影响原T2航站楼正常运营，也不能缩减飞行区域，避免航空器飞行受阻。

工程总体施工场地较小、在航站楼施工的同时需兼顾接送客高架桥施工，给施工场地布置带来了一定困难。同时，工期非常紧张，也伴随进行大量的高空作业，各专业之间的施工需要紧密协调，因此施工难度非常大。

施工过程非常复杂，涉及不同截面的网架杆件，节点采用螺栓连接与焊接等多种节点形式，且规格不尽相同。在施工过程中，需要使用高空焊接和杆件嵌补等多种施工方法，施工工艺非常复杂。 

3 常见网架安装施工方法及方案比选

大型钢网架结构在机场航站楼、工业厂房、体育场馆等大跨度、大开间的建筑物中应用较多。比较成熟的施工方法有高空散装法、高空滑移法、分块（整体）提升法、整体顶升法等。

3.1 方案详情

（1）高空散装法。通常情况下，高空散装法采用布设满堂脚手架为高空作业人员提供支持平台的形式，或者悬挂安全绳，以确保高空作业安全。将网架的杆件、螺栓球和焊接球等零部件或根据现场需要在地面上将杆件组装成三角锥形的小块结构，然后按照施工方案规定的路线吊装到预定的安装位置，再进行高空散装。

（2）高空滑移法。滑移施工通常采用能够控制同步滑移的牵引设备，将部分结构依次滑移至设计位置。具体方法：1）在建筑物上搭设支撑系统，用于支撑滑轨；2）在地面上预先拼装成部分结构，并进行调整和校验；3）将该部分结构移动至滑移起点，将条状结构部分滑移一段距离后，连接到新的条状结构上，形成块状结构部分；4）进行整体滑移，重复上述流程，直至连接形成整体并与支座紧固连接。

（3）分块（整体）吊装法。吊装法是一种将整体或块状组装好的结构部件，在地面进行拼装后，使用起重设备将其吊装至指定位置，并连接到指定支座的施工方法。具体方法：1）根据施工方案的要求，确定是分块吊装还是整体吊装；2）在地面上完成块状结构部分或整体的拼装工作，使用多台汽车式起重机或塔式起重机进行同步提升和吊装；3）通常吊装高度会比设计高度高1~2 m，以便于进行旋转和平移操作后再将结构部件就位；4）进行与结构柱相连接的杆件焊接。

（4）整体顶升法。整体顶升法是一种通过使用液压顶升器将结构部分顶升至设计高度，然后将柱顶杆件与顶升部分连接，最终形成整体结构体系的施工方法。具体操作：1）在地面上进行结构部件散拼工作；2）在钢网架下方安装支撑体系，以提供稳定的承载能力；3）在顶升过程中，需要严格控制顶升速度和同步性；4）若发现某些点位升得过高，则立即停止顶升并进行调整，直到达到指定的高度，然后与支座进行连接。

3.2 方案比选

在结合南充高坪机场实际施工场地与工期，合理考虑各方法的优缺点，对钢网架结构施工方法进行比选，优缺点见表1。

表1 施工方法优缺点对比

由于钢结构屋盖是在已建混凝土楼盖及闷顶的基础上进行，需对楼面进行加固才能满足汽车式起重机上楼面的需求，上露面后对汽车式起重机及其支撑点下方布设脚手架。而多机抬吊中的一台起重机可能需行走吊装，因此结构的安全性不能保障。由于需要堆放散装物料，加之受到原T2航站楼及新建航站楼送客平台与高架桥的影响，不适合使多台大型起重机，且供多汽车式起重机行驶的场地不足。综合考虑施工场地的情况和适用方法，鉴于施工场地具备足够的空间和高度，因此高空散装法是一种高效、灵活且安全的选择。

根据选择的施工方案，充分利用BIM软件，借助其施工可视化功能，进行了高空散装和整体提升施工模拟方案的比选。同时，采用Navisworks软件制作动画演示，以三维可视化的方式向项目部和施工人员进行交底，特别侧重处理施工的重点与难点，并将选定施工方案的BIM模型导入Midas软件，根据施工步骤进行力学分析，以满足超限杆件的替换需求，从而提高项目的施工效率和质量。